V-4Cr-4Ti合金的制備及組織結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、本文以V-4Cr-4Ti合金為對(duì)象，探索了合金的真空電弧熔煉（VAR）工藝，并利用OM(optical microscopy), XRD(X-ray diffraction), SEM(sacrning electron microscopy),TEM(transmission electron microscopy)和XPS(X-ray photoelectron spectrum)等方法分析了合金在鑄態(tài)及高溫退火后的組織結(jié)構(gòu)，維氏硬

2、度(Hv)和表面氧化行為。主要研究結(jié)果如下:
　　采用“金屬粉末原料→混料→壓制電極→焊接自耗電極→真空電弧熔煉”的工藝路線，成功地制備了名義成分為V-4Cr-4Ti合金鑄錠(～400 g)，鑄錠實(shí)際成分為V-3.8Cr-3.6Ti，雜質(zhì)C，O，N的含量較高;晶粒呈等軸形態(tài)，尺寸從10μm～500μm不等;鑄錠平均維氏硬度(Hv0.2)達(dá)282.8。工藝改進(jìn)后的第二種合金(～900 g)的實(shí)際成分為V-3.7Cr-3.6Ti，雜質(zhì)

3、O，N含量明顯降低;合金晶粒由等軸晶和柱狀晶組成，尺寸仍不均勻;鑄錠維氏硬度為217.3。兩種合金均為多相組織，含有較多的第二相，位錯(cuò)等。普遍存在的第二相是富Ti，并含有V，Cr，Zr及C，N，O的復(fù)雜型的Ti-(CNO)相，F(xiàn)CC結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)0.423 nm～0.428 nm。在晶粒內(nèi)呈“片狀”形貌排列，厚100 nm～150nm，長(zhǎng)和寬達(dá)1μm～3μm;而在晶界上呈現(xiàn)連續(xù)的網(wǎng)狀分布。雜質(zhì)含量較高的第一種合金中還有粒徑10 nm～4

4、0 nm的球形相。
　　將V-3.7Cr-3.6Ti合金在1×10-2Pa條件下，分別在1000℃、1100℃、1400℃退火1hr和1200℃、1300℃退火1hr和3hr。隨退火溫度的升高和時(shí)間的延長(zhǎng)，晶界氧化程度增加但晶粒尺寸變化不明顯。合金中有新的納米相（30 nm～50 nm和5nm～10 nm）和更細(xì)小的片狀相生成，而初始的Ti-(CNO)相尺寸有粗化的趨勢(shì)。釩固溶體晶格常數(shù)隨溫度升高而逐漸降低，而硬度的變化與微觀組織

5、密切相關(guān)。合金退火后位錯(cuò)密度降低，層錯(cuò)數(shù)量明顯增加并可見退火孿晶形成。隨退火溫度的升高，合金的彎曲斷裂方式從明顯的脆性斷裂逐步過渡到脆性+韌性斷裂。
　　利用XPS研究了V-3.7Cr-3.6Ti合金在1100℃/1hr和1300℃/1hr、1×10-2pa條件下退火后，樣品表面的氧化物形態(tài)。結(jié)果表明在兩種退火參數(shù)下表面均會(huì)形成明顯的、非常薄的氧化層，氧化層的厚度及組成并不相同，但其結(jié)構(gòu)隨深度方向的變化規(guī)律相似:由最外層的V、Ti